一, الاختيار الفني: مطابقة المتطلبات الأساسية لأدوات القياس
1. نوع العرض يطابق المعلمات
يتم تحديد تأثير عرض شاشة LCD المجزأة حسب نوع شاشة LCD ومعلمات القيادة والوضع البصري:
نوع LCD: نوع TN (النوع الخيطي الملتوي) يتميز بتكلفة منخفضة واستجابة سريعة، ومناسب للعرض الرقمي البسيط؛ يتميز نوع STN (النوع النيماتيكي الملتوي الفائق) بتباين أعلى ويدعم العرض متعدد الصفوف؛ يتميز نوع VATN (مرتب ومحاذي رأسيًا) بزاوية رؤية تصل إلى 160 درجة، مما يجعله مناسبًا للمعدات الخارجية. على سبيل المثال، علامة تجارية معينة لمضخة التسريب الإلكترونية تعتمد شاشة كود المقطع من نوع STN، والتي لا تزال قادرة على عرض سرعة التسريب والكمية المتبقية بوضوح تحت ضوء قوي.
معلمات المحرك: جهد العمل (عادة 3.0 فولت ~ 3.6 فولت)، دورة العمل (1/4 ~ 1/32 واجب)، وجهد التحيز (1/3 ~ 1/5 BIAS) يجب أن تكون متطابقة مع شريحة التحكم الرئيسية. على سبيل المثال، عند تشغيل شاشة رمز مقطع 4 بت باستخدام وحدة التحكم الدقيقة STM32F103، يلزم تكوين 1/4 Duty و1/3 BIAS لتجنب الظلال.
الأوضاع البصرية: عاكسة (بدون إضاءة خلفية، تعتمد على الإضاءة المحيطة)، وشبه شفافة وشبه عاكسة (دعم الإضاءة الخلفية وتبديل الإضاءة المحيطة)، وشفافة بالكامل (تتطلب إضاءة خلفية) يجب تحديدها وفقًا لسيناريو الاستخدام. على سبيل المثال، تستخدم أجهزة الاستشعار الزراعية الخارجية شاشات كود مقطعية شبه شفافة وشبه عاكسة، والتي تعكس ضوء الشمس أثناء النهار وتقوم بتشغيل الإضاءة الخلفية في الليل.
2. تخصيص الواجهة والتغليف
تتطلب القيود المكانية لأجهزة القياس وحدات عرض متكاملة للغاية
طرق الاتصال: تعتبر خطوط الحمار الوحشي (منخفضة-التكلفة، وسهلة التجميع)، والدبابيس المعدنية (مقاومة قوية للصدمات)، وCOG (رقاقة على الزجاج، والتغليف الرقيق جدًا-) من الاختيارات الشائعة. على سبيل المثال، يستخدم محلل الطيف المحمول عبوة COG ويربط شريحة المحرك مباشرة بركيزة زجاجية بسمك 1.2 مم فقط.
الأبعاد: قم بتخصيص الركيزة الزجاجية وفقًا لحجم فتحة لوحة العدادات، بحد أدنى لحجم 10 مم × 10 مم. على سبيل المثال، يحقق الميزان الإلكتروني المصغر تكاملًا مثاليًا لمساحة العرض وتخطيط الزر عن طريق تخصيص شاشة رمز المقطع مقاس 20 مم × 40 مم.
اللون والإضاءة الخلفية: يمكن للإضاءة الخلفية أحادية اللون، مثل الأصفر والأخضر والأزرق والرمادي، التمييز بين الحالات المختلفة (مثل عادي/إنذار)، في حين تدعم الإضاءة الخلفية RGB التحذيرات متعددة المستويات-. على سبيل المثال، يستخدم مقياس الضغط الصناعي إضاءة خلفية حمراء تتحول تلقائيًا عندما يتجاوز الضغط حدًا معينًا.
2، تصميم الواجهة: من المتطلبات الوظيفية إلى العرض المرئي
1. تخطيط هندسة المعلومات
يجب أن تعطي واجهة العرض الخاصة بأدوات القياس الأولوية لعرض البيانات الرئيسية لتجنب التحميل الزائد للمعلومات:
منطقة العرض الرئيسية: عرض قيم القياس الأساسية (مثل الجهد الكهربي ودرجة الحرارة والتدفق) باستخدام أرقام خطوط كبيرة (مثل ارتفاع الأنبوب الرقمي المكون من 7 أجزاء أكبر من أو يساوي 5 مم). على سبيل المثال، تستخدم منطقة العرض الرئيسية لجهاز قياس رقمي متعدد أرقامًا بارتفاع 14 مم لضمان إمكانية القراءة بوضوح من مسافة 5 أمتار.
منطقة العرض المساعدة: وحدات العرض، أو أيقونات الحالة (مثل مستوى البطارية، أو حالة الاتصال)، أو أسهم الاتجاه. على سبيل المثال، يعرض جهاز مراقبة بيئي معين وحدات "PM2.5 μ g/m ³" وسهم الاتجاه "↑" في المنطقة المساعدة.
منطقة المطالبة التفاعلية: استخدم الرموز أو النص لمطالبة المستخدمين بالتشغيل (مثل وضع المعايرة "CAL"، والاحتفاظ بالبيانات "HOLD". على سبيل المثال، عندما يضغط جهاز تحديد المدى بالليزر على زر "القياس"، تعرض منطقة العرض لفترة وجيزة المطالبة "القياس".
2. تقنيات التحسين البصري
تحسين التباين: استخدام وضع العرض السلبي (خلفية سوداء مع نص أبيض) أو زيادة زاوية المستقطب لتعزيز الرؤية تحت الضوء القوي. على سبيل المثال، عندما تم اختبار مقياس درجة حرارة الماء المثبت على السيارة تحت ضوء الشمس، تمت زيادة التباين بنسبة 30% عن طريق ضبط زاوية المستقطب.
تصميم مضاد للوميض: استخدم الرمز الرمادي لتحديث سطر بيانات الشاشة بسطر، مما يقلل من وميض حافة الأحرف. على سبيل المثال، تستخدم ساعة إلكترونية معينة تحويل الرمز الرمادي لجعل التغييرات الرقمية أكثر سلاسة عند تحديث الوقت.
منطق العرض الديناميكي: اضبط دقة العرض ديناميكيًا بناءً على نطاق القياس. على سبيل المثال، يعرض مقياس الحرارة دقة 0.1 درجة بين -10 درجة و10 درجة، ودقة 1 درجة بين 10 درجة و100 درجة.
3، تطوير برنامج التشغيل: من اتصال الأجهزة إلى تنفيذ البرامج
1. مخطط اتصال الأجهزة
اختيار MCU: اختر وحدة تحكم دقيقة منخفضة الطاقة وعالية التكامل (مثل سلسلة STM32L0) مزودة بوحدة تشغيل LCD مدمجة- يمكن توصيلها مباشرة بشاشة رمز المقطع. على سبيل المثال، يستخدم عداد مياه ذكي معين STM32L051 لتشغيل شاشة رمز المقطع المكونة من 3 أرقام من خلال واجهة SPI، مع استهلاك طاقة يبلغ 5 μ A فقط.
إدارة الطاقة: استخدم شرائح منظم جهد LDO (مثل AMS1117-3.3) لتوفير جهد ثابت، وإضافة مكثفات ترشيح (مثل 10 μ F+0.1 μ F) لقمع ضوضاء الطاقة. على سبيل المثال، يتم توصيل مقياس سرعة الدوران الصناعي بالتوازي مع مكثف إلكتروليتي 100 μF عند طرف دخل الطاقة لجعل الشاشة أكثر استقرارًا.
حماية EMC: أضف حلقات مغناطيسية بين خطوط الإشارة وخطوط الطاقة، واتبع مبدأ "خطوط الإشارة القصيرة، الخطوط الأرضية الواسعة" في تخطيط PCB. على سبيل المثال، قامت شاشة طبية معينة بتحسين القدرة على منع التداخل-لشاشة رمز المقطع بنسبة 20% عن طريق تحسين تخطيط PCB.
2. تنفيذ برامج التشغيل
تكوين التهيئة: قم بتعيين معلمات برنامج التشغيل (مثل دورة العمل والجهد التحيز) وفقًا لدليل البيانات. على سبيل المثال، يجب تكوين رمز التهيئة لشريحة برنامج التشغيل HT1621 باستخدام BIAS=1/3 وDUTY=1/4.
خوارزمية التحديث الديناميكي: استخدام تقنية "مضاعفة تقسيم الوقت" لتحديث العرض متعدد الأسطر. على سبيل المثال، تحقق شاشة رمز المقطع المكونة من 4 أرقام عرضًا خاليًا من الوميض عن طريق تحديث COM1~COM4 بالتناوب.
وضع الطاقة المنخفضة: قم بإيقاف تشغيل الإضاءة الخلفية والدخول إلى وضع السكون عندما يكون خاملاً. على سبيل المثال، يقوم ميزان إلكتروني معين بإيقاف الإضاءة الخلفية تلقائيًا بعد 30 ثانية من عدم النشاط، مما يقلل استهلاك الطاقة من 15 مللي أمبير إلى 2 ميكرو أمبير.
4، تحسين القدرة على التكيف البيئي: التحقق من الصحة من المختبر إلى الموقع
1. اختبار درجة الحرارة على نطاق واسع
اختيار المواد: يتم استخدام مواد بلورية سائلة ذات درجة حرارة واسعة (مثل -30 درجة ~+85 درجة) وأفلام استقطاب مقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة. على سبيل المثال، تضمن بعض معدات البحث العلمي في القطب الشمالي التشغيل العادي في البيئات القاسية عن طريق تخصيص شاشة رمز المقطع -40 درجة ~+85 درجة.
اختبار الشيخوخة: تشغيل مستمر لمدة 1000 ساعة في بيئة درجة حرارة عالية ورطوبة عالية (85 درجة / 85% رطوبة نسبية) للتحقق من ثبات العرض. على سبيل المثال، بعد اجتياز اختبار التقادم، يكون تخفيف التباين لشاشة رمز جزء معينة من لوحة قيادة السيارة 5% فقط.
2. حماية من الاهتزاز والتأثير
التعزيز الهيكلي: املأ رغوة السيليكون (مثل PORON 4701-30-2000F) بين الشاشة والقشرة، وأضف أقواس تثبيت معدنية. على سبيل المثال، في اختبار الاهتزاز للوحة أجهزة القياس لآلة حفر الأنفاق، تم امتصاص التأثير بواسطة رغوة السيليكون ولم يظهر أي انحراف.
تقوية الدبوس: يتم تطبيق المعالجة بالطلاء الذهبي على المسامير المعدنية، ويتم إضافة حماية أنابيب الانكماش الحراري. على سبيل المثال، تتم معالجة دبابيس شاشة الرموز الخاصة بلوحة أدوات الطيران بطلاء ذهبي، مما يزيد من مقاومتها للتآكل بمقدار ثلاث مرات.
5، تحليل الحالة النموذجي: العملية برمتها من الطلب إلى الإنتاج الضخم
الحالة: تخصيص واجهة العرض لعلامة تجارية معينة من الفولتميتر الصناعي
تحليل المتطلبات:
نطاق العرض: 0 ~ 1000 فولت، الدقة 0.1 فولت.
القدرة على التكيف البيئي: -20 درجة ~+70 درجة، مستوى الاهتزاز IEC 60068-2-6.
متطلبات التفاعل: دعم الاحتفاظ بالبيانات "HOLD" ووضع المعايرة "CAL".
حل:
الاختيار الفني: اعتماد شاشة كود الجزء من نوع STN (زاوية عرض 120 درجة)، الوضع البصري شبه الشفاف وشبه العاكس، تغليف COG (سمك 1.5 مم).
تصميم الواجهة:
منطقة العرض الرئيسية: قيمة جهد العرض المكونة من 4 أرقام (حجم الخط 12 مم).
منطقة العرض المساعدة: تعرض الوحدة "V" وأيقونات الحالة ("HOLD" "CAL").
منطقة المطالبة التفاعلية: يتم عرض اسم الوظيفة لفترة وجيزة عند الضغط على الزر.
تطوير السائق:
باستخدام برنامج التشغيل STM32F103C8T6، تواصل مع شريحة HT1621 من خلال واجهة SPI.
خوارزمية التحديث الديناميكي: قم بتحديث بيانات العرض كل 100 مللي ثانية لتجنب الوميض.
الاختبارات البيئية:
اختبار درجة الحرارة الواسعة: -20 درجة ~+70 درجة اختبار دوري، يظهر توهين التباين<10%.
اختبار الاهتزاز: بعد الاهتزاز من 10 هرتز إلى 500 هرتز، تتغير مقاومة التلامس للدبوس بأقل من 0.1 أوم.
التحقق من التأثير:
بعد الإنتاج الضخم، وصل معدل الإنتاج إلى 99.5%، وأظهرت تعليقات العملاء عرضًا واضحًا وتشغيلًا بديهيًا.
التشغيل بشكل مستمر لمدة 6 أشهر دون أي أعطال في موقع البناء الشمالي عند -15 درجة.
